專技高考申論題
114年
[消防設備師] 火災學
第 二 題
二、有一室內空間火災，僅有一開口且開口高度為 H，寛度為 B，流通係數為Cd，火災時室內的溫度及氣體密度分別為TF、ρF，室外的溫度及空氣密度分別為To、ρo，此時中性帶距上下方開口的距離分別為hF、ho（如圖，H＝hF + ho），則此時分別在距離中性帶的上方及下方開口 y 處，理論上流出與流入氣體速度為何？此一空間流出（m_out）與流入（m_in）氣體的質量流率為何？當流入空氣與流出氣體質量幾近相等時，hF與 H 的關係式為何？（25 分）
📝 此題為申論題
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這是一道關於「通風控制型火災（區劃火災）」流體力學的經典推導題。答題邏輯如下：1. 利用白努力定律（Bernoulli's principle）或靜水壓分布，寫出距離中性帶高度 y 處的室內外壓差 (ΔP)。 2. 將壓差代入流速公式 v = √(2ΔP/ρ)，並乘上流通係數 Cd，分別求出上方流出 (v_out) 與下方流入 (v_in) 的速度。 3. 透過對面積積分 (質量流率 = ∫ ρ·v·Cd·B dy)，分別從 0 到 hF 以及 0 到 ho 進行積分，求出 m_out 和 m_in 的質量流率公式（會出現 2/3 次方項）。 4. 最後，設定穩態條件 m_out = m_in，消去共同項，即可求出 ρF, ρo 與 hF, ho 之間的關係，進而利用 H = hF + ho 替換，推導出 hF 與 H 的關係式。推導過程務必嚴謹，符號不可錯置。
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【考點分析】 本題測驗區劃火災中開口部氣體流動的基礎理論（即煙囪效應與中性帶的流體力學分析）。重點在於壓差與高度的關係推導、流速方程式，以及透過積分計算質量流率，最終利用質量守恆推導中性帶高度位置。 【理論/法規依據】
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